Приборы для измерения сил резания

Для экспериментального определения сил резания применяют приборы, называемые динамометрами. Существует большое количество различных конструкций динамометров. По принципу действия они разделяются на гидравлические, механические и электрические. Наиболее совершенными являются электрические динамометры, так как они малоинерционны, чувствительны и компактны. Благодаря этому электрические динамометры обеспечивают высокую точность измерения и ими можно определять как большие, так и малые значения сил резания [28].

Электрические динамометры состоят из трех основных частей: датчиков, воспринимающих нагрузку; приемников, регистрирующих нагрузку; органов связи, соединяющих датчики и приемники. Датчики преобразуют упругие деформации или малые перемещения в электрическую энергию. Применяются датчики различного типа: индуктивные, пьезоэлектрические, проволочные, емкостные и др.

Одним из распространенных приборов для измерения сил резания является универсальный динамометр ВНИИ, с помощью которого можно измерять силы резания при точении, фрезеровании, плоском шлифовании, а также осевую силу и крутящий момент при сверлении.

Динамометр состоит из динамометра-датчика, усилителя, приборного щита и осциллографа. Схема соединения этих устройств показана на рис. 14.2.

Рис. 14.2. Схема соединения устройств, входящих в комплект динамометра

По показаниям микроамперметров, установленных на приборном щите, определяют среднюю величину сил резания. Мгновенные значения сил резания можно исследовать в диапазоне частот от 0 до 500 Гцспогрешностью не свыше 10 %, регистрируя показания динамометра на осциллографе.

Динамометр состоит из корпуса 1 и державки 2, выполненной в виде квадратной плиты с круглым фланцем на верхней части (рис. 14.3, а), который предназначен для закрепления сменных приспособлений: резцедержателя при точении, круглого стола при сверлении, тисков при фрезеровании и шлифовании. Державка установлена в корпусе на 16 опорах (рис. 14.3, б). Оси первых восьми опор расположены вертикально, а оси других восьми опор — горизонтально. Под действием силы Р_z деформируются вертикальные опоры, а под действием сил Р_у и Р_х – горизонтальные.

а б

в

Рис. 14.3. Универсальный динамометр

Каждая опора состоит из двух ножек и тонкостенной втулки (рис. 14.3, в). Площади сечений втулки и ножек опор равновелики и выбраны так, чтобы материал опоры при нагрузке работал в области упругих деформаций. На втулки опор наклеены проволочные датчики сопротивления с номинальным сопротивлением 100 Ом.

В работе опоры динамометра упруго деформируются, в результате чего в датчике возникает электрический ток малой величины, который поступает на вход электронного усилителя, усиливается и передается на параллельно соединенные микроамперметр и вибратор осциллографа, с помощью которых регистрируются показания динамометра.

На рис. 14.4 показан общий вид установки динамометра при измерении сил резания на токарном станке.

Рис. 14.4. Общий вид установки динамометра на токарном станке

Для проверки стабильности чувствительности динамометр периодически (перед каждой крупной серией опытов) подвергается тарированию на тарировочном стенде. По данным тарирования строятся тарировочные графики, с помощью которых определяется значение сил резания (рис. 14.5).

Рис. 14.5. Тарировочные графики

Дата добавления: 2015-12-07